防御構造（改装前）
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建造中にユトランド沖海戦が起こったことから、長門型は同海戦の戦訓である「水平防御の強化、高速の実現」を反映した設計変更がなされた。初のポスト・ジュットランド型戦艦として完成した。従来の戦艦にあった副水線装甲帯を廃止し、代償重量を水平防御力強化に回した。水平防御は元設計の1.75インチ厚を1インチ強化した。 主砲塔前楯と側面は12インチ（305ミリ）、上面は6インチ（152ミリ）であり、コロラド級の18/9～10/5インチに比べ、前面は薄いものの、遠距離での砲戦には対応していた。ただしネルソン級は16/11/7.25インチなので改装前の長門型を上回る重防御だった。 垂直防御は水線部305ミリ+傾斜装甲76ミリであり、343ミリのコロラド級とほぼ同等、330～356ミリ18度傾斜（垂直換算だと400ミリ以上）のネルソン級よりは劣っていた。 水中防御は舷側装甲の下端から下方内側に傾斜した防御隔壁を備え、鋼板を3枚重ねた構造となっており、さらに水中弾防御として76.2mmHT鋼の隔壁を備えていた。水中防御区画の幅は6.2mであり、防御構造を加味する必要はあるが、コロラド級の5.334m、ネルソン級の5.625mを上回っていた。前述のように水平防御力強化の代償として舷側の非防御区画が拡大しており、船体には多数の防水区画が設けられた。本型は、日本海軍が独自の集中防御配置を歩むきっかけとなった。
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防御構造（改装後）
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なお、改装により、各部位の防御力は強化された。砲塔防御は前楯が460ミリ、側面は280ミリ、天蓋は127～191ミリとなっており、バーベットも457ミリとなっていた。 垂直防御は、弾火薬庫部分の傾斜装甲に2～8インチ（50.8～203ミリ）を加え、垂直305ミリ+傾斜装甲127～280ミリとなった。ただし、弾火薬庫部分以外は新造時の305+傾斜装甲76ミリのままであった。 水平防御は弾火薬庫部分で69.85ミリHT+127ミリNVNC+50.8ミリHT(合計247.65ミリ。1枚板換算だと180ミリ程度)。機関部の水平防御は50.8ミリHT+69.85ミリHT+25.4ミリDS+50.8ミリHT(合計196.85ミリ。1枚板換算だと140ミリ程度)と強化されていた。 水中防御はバルジを加え約9mの幅となっていた。これはテネシー級（改装後）の7mを上回っていた。 装甲配置 主甲帯 305-76 VC 中甲板甲帯 229 VC 横防御隔壁 前部中甲板 254 VC 下甲板 330 VC 後部中甲板 254 VC 下甲板 229-76 VC 水平防御 中甲板 51 HT＋25 DS 上甲板 70 HT 最上甲板 25＋25-13＋25 HT 魚雷防御隔壁 76 HT 弾薬庫 甲板平坦部 51 HT＋127 NVNC 甲板傾斜部 76 HT＋279-127 NVNC 垂直部 76 HT＋231-44 NVNC 底部 38-25 HT＋38 CNC 司令塔 側面 330-254 VC 上面 178 NVNC 床面 76 VC 交通筒 127-76 VNC 主砲塔 前盾 305+152 VC 側面 280-230 VC 後面 190 VC 上面 228-250 VC 床面 102 VC バーベット 305-229 VC＋229-124 VC ケースメイト 砲盾 38 HT 隔壁 19 HT 舵取機室 上面 51 HT＋76-51 VNC 側面 210 NVNC＋51 HT 煙路 25 HT
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